Скачиваний:
49
Добавлен:
21.02.2014
Размер:
98.3 Кб
Скачать

3 ОБОСНОВАНИЕ ВыборА микроконтроллера

Микроконтроллеры семейств PIC (Peripheral Interface Controller) компа­нии Microchip объединяют все передовые технологии микроконтроллеров: электриче­ски программируемые пользователем ППЗУ, минимальное энер­гопотребление, высокую производительность, хорошо развитую RISC-архи­тектуру, функцио­нальную законченность и минимальные размеры. Широ­кая номенклатура изделий обеспечивает использование микроконтроллеров в устройствах, предназначенных для разнообразных сфер применения.

Первые микроконтроллеры компании Microchip PICl6CXXX появились в конце 1980-х годов и благодаря своей высокой производительности и низкой стоимости составили серьезную конкуренцию производившимся в то время 8-раз­рядным МК с CISC-архитектурой.

Микроконтроллеры семейства PIC16CXXX, выполненные по техноло­гии HCMOS представляют собой 8-разрядные микроконтроллеры на ос­нове RlSC-процессора. выполненные по гарвардской архитектуре. Име­ют встроенное ПЗУ команд объемом от 0,5 до 4 Кслов (разрядность слова команд равна 12 - Кбит). Память данных PIC-контроллеров организова­на в виде регистрового файла объе­мом 32 - 128 байт, в котором от 7 до 16 регистров отведено для управления систе­мой и обмена данными с вне­шними устройствами.

Одним из основных достоинств этих устройств является очень широ­кий диапазон напряжений питания (2-6 В). Ток потребления на частоте 32768 Гц со­ставляет менее 15 мкА, на частоте 4 МГц - 1 - 2 мА, на частоте 20 МГц 5 - 7 мА и в режиме микропотребления (режим SLEEP) - 1 - 2 мкА. Выпускаются модифика­ции для работы в трех температурных диа­пазонах: от 0 до +70°С. от -40 до +85°С и от -40 до +125°С.

Каждый из контроллеров содержит универсальные (от 1 до 3) и сторо­жевой таймеры, а также надежную встроенную систему сброса при вклю­чении питания. Частота внутреннего тактового генератора задается либо кварцевым резонатором, либо RC-цепочкой в диапазоне 0 - 25 МГц. PIC-контроллеры имеют от 12 до 33 линий цифрового ввода-вывода, причем каждая из них может быть независимо настроена на ввод или вывод.

Помимо памяти программ в Р1С предусмотрено несколько индивиду­ально прожигаемых перемычек, с помощью которых можно на этапе про­граммирования кристалла выбрать тип тактового генератора, отключить сторожевой таймер или систему сброса, включить защиту памяти программ от копирования, а также запи­сать серийный номер кристалла (16 бит).

С программной точки зрения PIC-контроллер представляет собой 8-разряд­ный RISC-процессор с гарвардской архитектурой. Число команд небольшое — от 33 до 35. Все команды имеют одинаковую длину и, кроме команд ветвления, вы­полняются за четыре периода тактовой частоты (в отличие, например, от 12 пе­риодов для i87C51). Поддерживаются непосредственный, косвенный и отно­си­тельный методы адресации, можно эффективно управлять отдельными бита­ми в пределах всего регистрового файла. Стек реализован аппаратно. Его макси­маль­ная глубина составляет два или восемь уровней в зависимости от типа контрол­лера. Почти во всех микросхемах PIC есть система прерываний, источ­никами ко­торых могут быть таймер и внешние сигналы. Система команд прак­тически сим­метрична и, как следствие, легка в освоении.

Применение PIC-контроллеров целесообразно в несложных приборах с ог­раниченным током потребления (автономные устройства, приборы с питанием от телефонной линии и т.п.). Благодаря малому количеству компонентов, исполь­зуемых при построении таких приборов, их размеры уменьшаются, а надежность увеличивается.

Типичным представителем микроконтроллеров семейства PIC16CXXX яв­ляются микроконтроллеры подгруппы PIC16F8X.

Микроконтроллеры подгруппы PIC16F8X относятся к семейству 8-раз­ряд­ных КМОП микроконтроллеров группы PIC16CXXX, для которых ха­рактерны низкая стоимость, полностью статическая КМОП-технология и высокая произво­дительность.

В состав подгруппы входят МК PICI6F83, PIC16CR83, P1C16F84 и P1C16CR84. Основные характеристики МК подгруппы PIC16F8X приве­дены в таблице 1.

Таблица 1 – Основные характеристики МК подгруппы PIC16F8X

Параметр

PIC16F83

PIC16CR83

PIC16F84

PIC16CR84

Максимальная частота, МГц

10

10

10

10

Flash-память программ, слов

512

-

-

ПЗУ программ, слов

-

512

-

Память данных, слов

36

36

68

68

Память данных

в РПЗУ (EEPROM), байт

64

64

64

64

Таймеры

TMR0

TMR0

TMR0

TMR0

Число источни­ков прерываний

4

4

4

4

Число линий ввода/вывода

13

13

13

13

Диапазон на­пряжений пита­ния, В

2,0 - 6,0

2,0 - 6,0

2,0 - 6,0

2,0 - 6,0

Число выводов и тип корпуса

18 DIP, SOIC

18 DIP, SOIC

18 DIP, SOIC

18 DIP, SOIC

Все микроконтроллеры подгруппы P1C16F8X используют гарвардскую ар­хитектуру с RISC-процессором, обладающую следующими основными особенно­стями:

- используются только 35 простых команд;

- все команды выполняются за один цикл (400 не при частоте 10 МГц), кроме команд перехода, которые требуют 2 циклов;

- рабочая частота 0 Гц ... 10 МГц;

- раздельные шины данных (8 бит) и команд (14 бит);

- 512 х 14 или 1024 х 14 память программ, выполненная на ПЗУ или элек­трически перепрограммируемой Flash- памяти;

- 15 восьмиразрядных регистров специальных функций (SFR); восьмиуров­невый аппаратный стек;

- прямая, косвенная и относительная адресация данных и команд; 36 или 68 восьмиразрядных регистров общего назначения (GPR) или ОЗУ;

- четыре источника прерывания:

- 64 х 8 электрически перепрограммируемая EEPROM память данных с воз­можностью выполнения 1000000 циклов стирания/записи;

- сохранение данных в EEPROM в течение как минимум 40 лет.

Микроконтроллеры подгруппы PIC16F8X обладают развитыми воз­можно­стями ввода/вывода:

- 13 линий ввода-вывода с индивидуальной установкой направления об­мена;

- высокий втекающий/вытекающий ток, достаточный для управления свето­диодами:

- максимальный втекающий ток - 25 мА;

- максимальный вытекающий ток - 20 мА;

- 8-битный таймер/счетчик TMR0 с 8-битным программируемым предвари­тельным делителем.

Специализированные микроконтроллерные функции включают сле­дующие возможности:

- автоматический сброс при включении (Power-on-Reset);

- таймер включения при сбросе (Power-up Timer);

- таймер запуска генератора (Oscillator Start-up Timer);

- сторожевой (Watchdog) таймер WDT с собственным встроенным ге­нерато­ром, обеспечивающим повышенную надежность;

- EEPROM бит секретности для зашиты кода;

- экономичный режим SLEEP;

- выбираемые пользователем биты для установки режима возбужде­ния встроенного генератора;

- последовательное встроенное устройство программирования Flash/ EEPROM памяти программ и данных с использованием только двух выводов.

КМОП технология обеспечивает МК подгруппы PIC16F8X дополни­тельные преимущества:

- статический принцип работы;

- широкий диапазон напряжений питания: 2,0 ... 6,0 В;

- низкое энергопотребление:

- менее 2 мА при 5В и 4МГц;

- порядка 15 мкА при 2В и 32КГц;

- менее 1 мкА для SLEEP-режима при 2В.

Микроконтроллеры подгруппы PIC16F8X различаются между со­бой только объемом ОЗУ данных, а также объемом и типом памяти программ. Наличие в со­ставе подгруппы МК с Flash-памятью про­грамм облегчает создание и отладку прототипов промышленных об­разцов изделий.

Сравним характеристики микроконтроллеров семейства PIC компа­нии Microchip и микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel.

Микроконтроллеры семейства AVR представляютт собой восьмиразрядную однокристальную микро-ЭВМ с упрощенной (сокращенной) системой команд - RISC (Restricted (Reduced) Instruction Set Computer). Большинство команд, входящих в систему команд, выбираются из памяти за один такт и выполняются за один такт работы микроконтроллера. При выполнении последовательности таких команд выборка из памяти очередной команды совмещается во времени с исполнением ранее выбранной команды. При этом число команд, выполняемых за 1 с, совпадает с тактовой частотой работы микроконтроллера. Микроконтроллеры изготавливаются по высококачественной КМОП (CMOS) технологии, содержат энергонезависимые запоминающие устройства для хранения программы и данных, выполненные по Flash и EEPROM технологиям, и отличаются низким энергопотреблением при высокой тактовой частоте. Запись программы и исходных данных в память может выполняться после установки микроконтроллера в аппаратуре, где ему предстоит работать.

Проанализируем характеристики микроконтроллера семейства AVR - AT89S8252:

- Flash-память - 8 Кбит;

- Память данных в РПЗУ (EEPROM) - 2 Кбайта;

- RAM – 256 байт;

- Максимальная частота – 24 МГц;

- Диапазон напряжений питания - 4.0 – 6.0 В;

- Корпус PDIP 40 PLCC 44 TQFP 44.

Рассмотрев параметры микроконтроллеров различных семейств производи­телей Microchip и AVR сделаем вывод, что наиболее подходящим микроконтроллером для нашего устройства является МК PIC16F84. Его преимуществами над остальными МК является наличие Flash-памяти программ 1К слов, память данных 68 слов. Недостатком, по сравнению с МК AT89S8252, является не достаточно большая максимальная частота, но это не столь важно в нашем устройстве. МК PIC16F84 полностью удовлетворяет требованиям рассматриваемой системы.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.

Соседние файлы в папке Кабельный пробник